septiembre 20, 2021

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Donde la comida se encuentra con el metano y el calentamiento global

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Crédito: NASA / Jesse Kirsch / Cortesía de Tracy Schuher

Hoy en día, las fuentes antropogénicas son responsables del 60% de las emisiones globales de metano, que provienen principalmente de la quema de combustibles fósiles, la descomposición en vertederos y el sector agrícola. Aproximadamente una cuarta parte de las emisiones de metano se pueden atribuir a la agricultura, la mayoría de las cuales proviene del ganado. El cultivo de arroz y el desperdicio de alimentos también son fuentes importantes de metano agrícola, y aproximadamente un tercio de todos los alimentos producidos para el consumo humano se pierden o desperdician.

en un NASALos científicos están estudiando el presupuesto global de metano para comprender mejor las fuentes primarias de emisiones de metano y cómo contribuyen al cambio climático. Además de las fuentes humanas, el metano también se produce en entornos naturales. La mayor fuente natural de metano son los humedales, que contribuyen con el 30% de las emisiones globales de metano. Otras fuentes naturales de emisiones de metano incluyen océanos, termitas, permafrost, vegetación e incendios forestales.

concentraciones de metano en su atmósfera más del doble Desde la revolución industrial debido al uso extensivo de petróleo, gas y carbón, aumentó la demanda de carne vacuna y productos lácteos, aumentó la producción de alimentos y desechos orgánicos. Aunque el aumento de las concentraciones atmosféricas de metano se desaceleró notablemente hacia finales del siglo XXNS siglo, las concentraciones fueron Aumento significativo desde 2006, probablemente como resultado del aumento de las emisiones de la ganadería, una renovada dependencia del gas natural y, en los últimos años, de los humedales y el calentamiento global.

Una nueva imagen 3D de la NASA muestra el metano, el segundo contribuyente más grande del mundo al calentamiento global, mientras viaja a través de la atmósfera. Al combinar múltiples conjuntos de datos de inventarios de emisiones y simulaciones de humedales en un modelo de computadora de alta resolución, los investigadores ahora tienen una herramienta adicional para comprender este gas complejo y su papel en el ciclo del carbono de la Tierra, la composición de la atmósfera y el sistema climático. La nueva visualización de datos crea una imagen más completa de la diversidad de fuentes de metano en la Tierra, así como del comportamiento del gas a medida que se mueve a través de la atmósfera. Crédito: NASA / Science Visualization Studio

El efecto invernadero y el metano

Los gases de efecto invernadero, incluido el metano, contribuyen a las reacciones químicas y las interacciones climáticas. Las moléculas de gas de efecto invernadero atrapan la energía solar actuando como una manta térmica. La superficie de la Tierra absorbe energía del Sol, aunque parte de esta energía se refleja en la atmósfera. La energía absorbida también se vuelve a emitir en longitudes de onda infrarrojas. Parte de la energía reflejada y reemitida vuelve al espacio, pero el resto queda atrapado en la atmósfera por los gases de efecto invernadero. Con el tiempo, el calor capturado hace que nuestro clima se caliente, lo que hace que aumenten las temperaturas globales.

Los gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera actúan como una manta

Los gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera actúan como una manta que atrapa el calor del sol. Esto hace que aumenten las temperaturas globales al tiempo que aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero. Crédito: NASA / Jesse Kirsch

Los aumentos de temperatura provocados por los humanos podrían tener un efecto sobre el metano emitido por fuentes naturales. Por ejemplo, el permafrost puede descongelarse naturalmente y emitir metano a la atmósfera, pero los humanos han aumentado la tasa de descongelación del permafrost debido al calentamiento causado por los humanos.

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el metano es el mundo El segundo mayor contribuyente al calentamiento globaldespués del dióxido de carbono. Aunque el dióxido de carbono es más abundante que el metano en la atmósfera, una molécula de trampas de metano calienta más eficazmente que una molécula de dióxido de carbono.

Sin embargo, la vida de una molécula de metano es más corta que la de una molécula de dióxido de carbono debido a procesos químicos naturales que son más rápidos en la purificación del metano de la atmósfera que el dióxido de carbono. Esto significa que si se reducen las emisiones de metano y se mantiene la limpieza química natural del metano, el metano atmosférico se puede reducir significativamente en solo diez años. Reducir la cantidad de metano bombeado a la atmósfera podría tener un efecto significativo y casi inmediato en la reducción de los efectos a corto plazo del cambio climático y podría contribuir a mantener el cambio de temperatura global por debajo de 2 grados. Celsius.

¿Por qué las vacas producen metano?

El ganado, como las vacas lecheras o las vacas, produce metano como subproducto de la digestión. Los bovinos son rumiantes, lo que significa que tienen sistemas digestivos especializados que les permiten procesar alimentos que los humanos y la mayoría de los animales no pueden digerir, como pasto fresco y granos crudos. Cuando la comida ingresa al estómago de una vaca, se somete a un proceso llamado Fermentación intestinalLos microbios y las bacterias descomponen parcialmente las partículas de alimentos, que luego fermentan en una parte del estómago llamada rumen. Cuando las partículas de alimentos fermentan, producen metano. Cada vez que el ganado eructa y, en menor medida, se lixivia, el metano es expulsado y entra a la atmósfera, donde actúa como gas de efecto invernadero.

Datos rápidos sobre el metano

Datos rápidos sobre el metano: el metano es responsable del 20% del calentamiento global desde la revolución industrial. En 2018, la dieta contribuyó con el 33% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre; En 2015, el ganado contribuyó con el 10% de las emisiones de metano en los Estados Unidos; el metano es aproximadamente 30 veces más poderoso que el dióxido de carbono durante un siglo; Europa y el Ártico son las únicas dos regiones donde las emisiones de metano disminuyeron de 2000 a 2018; Las concentraciones de metano atmosférico se han más que duplicado en los últimos 200 años. Crédito: NASA / Jesse Kirsch

Los ojos de la NASA en el metano

Si bien las concentraciones de metano se observan bien, las emisiones deben inferirse en función de una variedad de factores. Los científicos de la NASA utilizan una variedad de métodos para rastrear las emisiones de metano. Para obtener las estimaciones más precisas posibles, utilizan inventarios de emisiones de países de todo el mundo, simulan las emisiones de metano de los humedales y las combinan con datos terrestres, aéreos y satelitales utilizando modelos atmosféricos.

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En California (y algunas otras regiones), los investigadores vuelan aviones equipados con el espectrómetro de imágenes infrarrojas visibles aerotransportadas de la NASA de próxima generación, o AVIRIS-NG, y recopilan datos altamente calibrados. Estos datos se utilizan en Encuesta de metano de California, un proyecto financiado por la NASA, la Junta de Recursos del Aire de California y la Comisión de Energía de California para identificar e informar rápidamente las fugas de metano.

En Alaska y el noroeste de Canadá, los investigadores de la NASA están utilizando satélites, aviones e investigación de campo para comprender las emisiones de metano del deshielo del permafrost como parte del Experimento de exposición e impacto del Ártico Ártico, o ARRIBA. Los investigadores han descubierto que el permafrost rico en carbono se está derritiendo a tasas cada vez más altas, probablemente como resultado del cambio climático inducido por el hombre, lo que convierte al Ártico en una importante fuente potencial de emisiones de metano. Según estimaciones científicas, los suelos de esta región almacenan cinco veces más carbono que todas las actividades humanas han emitido en los últimos 200 años.

Los investigadores de la NASA combinan datos de misiones como ARRIBA y la Encuesta de metano de California con su conocimiento de cómo se comporta el metano en la atmósfera para crear modelos informáticos de metano. Estos modelos pueden ayudar a los científicos y los responsables políticos a comprender los patrones pasados, presentes y futuros del metano atmosférico.

Vías para reducir las emisiones de metano

Los investigadores en una variedad de áreas han investigado posibles soluciones para reducir las emisiones globales de metano. por ejemplo, sistemas de biogás Reducir las emisiones de metano convirtiendo los desechos del ganado, los cultivos, el agua y los alimentos en energía. El biogás se produce mediante el mismo proceso natural que ocurre en los vertederos para descomponer los desechos orgánicos. Sin embargo, los sistemas de biogás aprovechan el gas que se produce y lo utilizan como una fuente de energía limpia, renovable y confiable en lugar de dejarlo escapar a la atmósfera como gases de efecto invernadero.

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Un estudio dirigido por el profesor Ermias Kiprep de la Universidad de California-Davis descubrió que la introducción de unas pocas onzas de algas marinas en la dieta del ganado de carne puede reducir las emisiones de metano en más del 82%.

Este tipo de innovaciones tecnológicas y biológicas pueden brindar a los tomadores de decisiones, ganaderos y otros más opciones para manejar el metano en el futuro.

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